可变排量

可变排量是一种汽车发动机技术,通常通过停用气缸来改变发动机排量,以提高燃油经济性。该技术主要用于大型多缸发动机。自 2005 年起,许多汽车制造商都采用了这项技术,尽管这一概念在此之前已经存在了一段时间。

可变排量操作原理

气缸停用用于减少内燃机在轻载运行期间的燃料消耗和排放。在典型的轻载驾驶中,驾驶员仅使用发动机xxx功率的 30% 左右。在这些情况下,节气门几乎关闭,发动机需要工作以吸入空气。这会导致效率低下,称为泵送损失。一些大容量发动机在轻载时需要大量节流,以至于上止点的气缸压力大约是小型 4 缸发动机的一半。气缸压力低会导致燃油效率降低。在轻负载下使用气缸停用意味着从进气歧管吸入空气的气缸更少,这有助于增加其流体(空气)压力。没有可变排量的操作是浪费的,因为即使不需要xxx性能,燃料也会不断地泵入每个气缸并燃烧。通过关闭发动机一半的气缸,消耗的燃料量要少得多。在减少泵送损失(增加每个工作气缸中的压力)和减少泵入气缸的燃料量之间,高速公路条件下的燃料消耗可以减少 8% 到 25%。

气缸停用是通过保持特定气缸的进气门和排气门关闭来实现的。通过保持进气门和排气门关闭,它会在燃烧室中形成一个空气弹簧——在活塞的上行冲程期间,被困的废气(与之前的充气燃烧保持一致)被压缩,并在活塞的下行冲程中向下推活塞。捕获的废气的压缩和减压具有均衡作用——总体而言,发动机几乎没有额外的负载。在最新的气缸停用系统中,发动机管理系统还用于减少向停用气缸的燃油输送。利用点火正时、凸轮正时和节气门位置的变化(得益于电子节气门控制),发动机正常运行和气缸停用之间的过渡也变得平滑。在大多数情况下,汽缸停用适用于在轻负载时效率特别低的相对大排量发动机。对于 V12,最多可以禁用 6 个气缸。

所有可变排量发动机要克服的两个问题是不平衡的冷却和振动。

可变排量的历史

可变排量发动机最古老的发动机技术前身是在 19 世纪后期开发的命中和未命中发动机。这些单缸固定式发动机有一个离心式调速器,只要发动机在设定速度以上运行,通常通过保持排气阀打开,就可以切断气缸的运行。

当下

目前,根据发动机气门机构的类型,目前使用的汽缸停用机械装置主要有两种类型。xxx个是推杆设计,它使用螺线管来改变输送到升降杆中锁定销的油压。由于锁销未到位,挺杆会塌陷,无法将其配套的推杆提升到气门摇臂下方,导致当凸轮推动部件空转时气门保持关闭状态。

第二种类型用于顶置凸轮发动机,并使用一对锁定在一起的摇臂,用于每个气门。一个摇杆跟随凸轮轮廓,而另一个摇杆驱动阀门当气缸停用时,电磁控制油压释放两个摇臂之间的锁定销。虽然一只手臂仍然跟随凸轮轴,但解锁的手臂保持不动并且不移动阀门。通过计算机控制,汽缸的快速停用和重新启用几乎立即发生。

一些汽车制造商在当前生产的发动机中配备了气缸停用功能

戴姆勒股份公司的主动气缸控制 (ACC) 可变排量技术于 2001 年在 CL600 和 S600 的 5.8 L V12 发动机上首次亮相。

梅赛德斯-奔驰在 1990 年代后期开发了他们的多排量系统 V12,该系统按点火顺序关闭所有其他气缸。从 2004 年的戴姆勒克莱斯勒 Hemi 开始,它被广泛部署在推杆式 V8 发动机上。

从 2003 年开始,本田在 J 系列发动机上引入了可变气缸管理系统。本田的系统通过停用气缸组来工作,从 6 个气缸切换到 4 个气缸到 3 个气缸。

2005 年,通用汽车推出了他们的主动燃油管理汽缸停用系统(在第四代小缸体中),类似于克莱斯勒的 MDS,关闭了一半的汽缸。2018 年,通用汽车推出了一种名为动态燃油管理的改进系统,该系统可以根据当前需求以多种组合方式关闭任意数量的气缸。该系统基于加利福尼亚公司 Tula Technology 开发的一项技术 Dynamic Skip Fire,采用该技术的 6.2L 发动机被评为 Ward 2019 年 10 佳发动机之一。

2012 年,大众汽车推出了主动气缸技术 (ACT),这是xxx家在四缸发动机中这样做的制造商。

2016 年 11 月,福特宣布了其紧凑型三缸 Ecoboost 发动机,其中一个气缸被停用。这是迄今为止使用停用的最小发动机,并将允许将这些好处应用于小型汽车。

2017 年 11 月,马自达宣布在所有 2018 款 CX-5 车型中配备标准气缸停用功能,并在马自达 6 车型上提供。

截至 2020 车型年,在美国销售的轻型汽车中约有 15% 使用汽缸停用,主要用于马自达 (64%)、通用 (44%)、本田 (24%) 和 FCA (23%) )。

相关技术

可变压缩比最著名的此类系统是实验性的萨博可变压缩发动机,它使用铰链块将活塞移近或远离头部,从而改变燃烧室的尺寸。其他实验系统包括使用偏心轴上的滑动曲柄座圈的 Hefley 发动机和使用四连杆机构的 Scalzo 活塞停用发动机,其区别在于能够完全停止单个活塞。目前没有使用任何这些设计的生产车辆。

可变排量

此外,凯迪拉克的 Northstar 发动机系列具有跛行回家故障安全模式。如果发动机失去冷却液,发动机控制器将切断燃料并点燃一半气缸。在不改变气门操作的情况下,非燃烧气缸将对发动机进行空气冷却,使其可以在没有冷却剂的情况下行驶 100 英里。

可变排量技术

  • 宾利于 2015 年推出了一款更新的 L 系列发动机,具有可变排量
  • 戴姆勒克莱斯勒多排量系统 (MDS) 用于克莱斯勒车型
  • 戴姆勒克莱斯勒主动气缸控制 (ACC) 用于梅赛德斯-奔驰车型
  • 通用汽车 V8-6-4(凯迪拉克)
  • 通用汽车凯迪拉克十六号(凯迪拉克)
  • 通用汽车主动燃油管理
  • 本田可变气缸管理系统 (VCM)

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